旋挖桩基施工方案

第一章 工程概况1.1工程地质情况根据本次详勘钻探资料，勘探深度范围内，场地地层自上而下为：第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）、第四系中更新统残积层（Q2el）奥陶寒武系冶里组白云岩石（Oy）。1、 第四系全新统人工堆积层（Q4ml）素填土（Q4ml）：黄褐色、杂色，主要由粘性土、角砾及碎石组成，角砾、碎石成分为页岩及石灰岩，大小混杂，不均匀，粒径一般为5-150mm左右，硬杂质含量50%左右，局部夹杂灰岩大块石，块石直径可达400mm以上，分布不均，回填时间大于3年。稍湿-饱和，松散-稍密。该土层在整个场地均有分布，层厚4.50-6.80米，层底标高-0.99-1.82米。2、 第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）粉砂（Q4mc）：灰黑-灰褐色，饱和，稍密状态，主要矿物成分为石英，间隙充填粘性土，局部夹薄层粗砂透镜体，含少量贝壳，含少量有机质，稍有腥味。揭露层厚2.30-6.00米，层底标高-4.69- -1.29米。该土层在整个场地均有分布。3、 第四系中更新统残积层（Q2el）粘土（Q2el）：棕红色，可塑状态，切面光泽，韧性强，干强度高，夹杂黄褐色全风化岩碎屑及碎块。揭露层厚0.60-5.50米，层底标高-9.44- -9.70米。该层仅在ZK6、ZK7号钻孔后缺失。4、 奥陶寒武系冶里组白云岩石（Oy）强风华白云岩（Oy）：灰色，灰白色，化学结构，层状构造，岩体节理裂隙发育，岩芯呈块状、破碎状，局部有溶蚀痕迹，岩质较软，岩芯破碎，成碎块状。岩体破碎，属较软岩，岩体基本质量等级为V级，层厚0.605.00mm，层底标高-9.59-5.51m。该层仅在ZK2、ZK4、ZK6号钻孔揭露。1中风化白云岩（Oy）：灰色，灰白色，化学结构，层状构造，岩体节理裂隙较发育，主要矿物成分为白云岩和方解岩，岩芯呈短柱状、长柱状，柱长10-30cm，裂隙由方解石脉充填，方解石脉宽1-4mm，局部有溶蚀痕迹，属较硬岩，岩体较完整，局部较破碎，岩体基本质量等级为III级。揭露层顶埋深7.50-15.60米，揭露层顶标高-9.44- -1.29米。1溶洞：白云岩溶蚀而成，洞内全充填软塑-可塑状态粘性土及白云岩碎石、碎屑。1.2地下水情况：地下水以两种方式存在：其一赋存于场地素填土层、粉砂层中，水量较丰富；其二赋存于裂隙、溶蚀空隙中，属岩溶裂隙潜水，水量丰富。1.2现场状况：本工程桩基穿过土层主要为新近回填土层、粉砂、粘土、强风化与中风化白云岩，上部填方区较为松散，桩的深度预计最深将达20米以上。地质特征较为复杂，并且有长年地下水、块石等地下障碍物。1.3现场条件1.3.1合理布置施工现场，清理场地内影响施工的障碍物，坑底土质为流沙层，不能用作钻机作业面，砂层顶须用碎石渣回填，（回填厚度约0.51.5m，以能站钻机为标准，现场实际把控）达到“三通一平”，挖好稳定液搅拌池。1.3.2对现场设备、机具进行安装、调试检查和试运转，确保机械正常工作，配备足够的备件。1.3.3引好桩位控制线和水平高程的控制点，妥善保护好，施工中应经常复测。1.3.4原材料进场待用，根据设计要求加工钢筋笼。1.3.5正式施工前试成孔，以便了解场地地层情况并检查所选择的机具设备施工工艺是否适宜。第二章 重点与难点及解决方法2.1重点与难点：2.1.1因场地内均匀分布有淤泥质粉砂层，松散、在水的作用下易流动，俗称流沙。此层的存在给施工造成了两个难点：第一、钻机就位难度大；第二、钻机不易成孔及易塌孔。第一个难点的解决办法为：为了使施工顺利进行，使钻机顺利就位与流沙层之上，现场采用外购碎石渣摊铺及碾压的方法，使流沙层具有一定的强度，使钻机能够顺利就位，且牢固就位。第二个难点的解决办法为：1、因流沙层的存在使得成孔变得异常困难，极易塌孔，解决此难点的办法，首先一点就是加大泥浆护壁的用量，大量造浆以保证成孔的顺利进行。2、采用超长钢护筒从地面开始穿过流沙层，且进入岩石层1.5-2m，以预防塌孔现象的发生。因此在施工前就必须加工好各种规格的钢护筒，且配备专业焊接及维修工人在现场待命，出现切割、维修、加长钢护筒的情况，能够第一时间完成，以增加工程进度，避免窝工。3、现场准备大量的堵漏剂，如水玻璃等，在浇筑混凝土前如护壁仍存在孔洞，可大量使用堵漏剂进行现场堵漏，以免对桩身混凝土强度造成影响。2.1.2因场地内遍布强风化及中风化白云岩，此类岩石异常坚硬，这就使得成孔钻进难度极大，经常出现偏孔、掉钻、跳钻等现象，对钻进速度影响很大，耗时长，钻机的材料损耗严重，钻头、钻具破损严重，需要大量时间进行修理焊接，导致严重的机械降效。解决办法为：1、现场准备方面：现场配备足够经验丰富的施工队伍，能够应对钻进过程中出现的问题，配备足够的子弹头、钻具等钻机用材料，以及配备专业维修队伍，负责24小时对所有钻机进行现场维修、更换等。发现钻机损坏必须及时通知维修队伍更换维修，尽可能地减少更换维修等花费的时间。2、技术准备方面：因偏孔、掉钻、跳钻、钻具磨损等为不可避免因素，因此必须提前做好所有准备工作，现场技术人员必须在钻机进场前做好技术交底，让施工队伍提高思想准备和加强现场应对能力，尽可能地增加施工效率。3、资金准备方面：因场地位于长兴岛，距离公司财务部门较远，因此公司必须保证项目部资金的正常施工，专门提前划拨施工备用金，禁止发生现场资金断流的情况，坚决保证项目部的资金施工。2.1.3白云岩场地下伏基岩为（白云质石灰岩），岩溶发育，根据勘察资料显示，存在溶沟、溶槽及溶洞，且受构造影响，岩石的节理裂隙发育，造成在施工过程中一定会发生混凝土亏方严重的现象。解决办法为：技术员在与混凝土供应单位签订商品混凝土购销合同时，应明确告知此情况，即实际需要的混凝土方量有可远远大于理论方量，要求混凝土单位能够提前了解此情况，如果在施工中出现此情况，能够给予充足的混凝土供应，避免发生桩灌注过程中混凝土供应不及时而导致的断桩现象的发生。现场技术人员必须对此情况快速反应，及时加大混凝土需求量，坚决避免浇筑中断的现象。而且，在浇筑过程中技术人员必须一直在现场指挥浇筑，如出现严重超方现象及时通知监理及甲方过程技术人员并做好现场签证。第三章 旋挖成孔桩施工方法3.1旋挖钻机成孔根据地质条件、工期要求、机械设备配备状况，结合桩基设计参数，确定本工程灌注桩成孔工艺采用旋挖钻机成孔，混凝土采用C45、C50商品砼，钢筋笼一次绑扎成型、整体吊装，导管灌注水下混凝土。工艺流程：钻机就位开孔设置护筒注入泥浆旋挖钻进清孔下放钢筋笼插入混凝土导管拔出导管拔出护筒泥浆处理废浆外运。3.2工艺选择及设备选型工艺选择：该工程钻孔施工采用旋挖钻机成孔方式、湿法成孔施工。结合本工程钻孔桩的地质情况、工期紧等综合因素，钻头采用旋挖斗钻头，清孔时采用旋挖捞砂钻头。设备选型：根据上述情况和我公司的施工经验，选择国产的ZR250型钻机，旋挖孔深度可达80m。3.3施工方法场地平整及钻机就位。液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4现场地面承载能力大于250KNm2，所以钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。3.4钢护筒埋置根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径100mm,护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm,倾斜度的偏差不大于1，护筒与坑壁之间应用粘土填实。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重全，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。护筒的埋设深度：在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m。护筒应高出地面20-30cm,随即注入泥浆，并应保证孔内泥浆液面稳定。3.5钻进过程当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5-8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力，保证护壁的质量。操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后，提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒以下3m可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重磨擦加压，150Mpa压力下，进尺速度为20cmmin ；200Mpa压力下，进尺速度为30cmmin；260Mpa压力下，进尺速度为50cmmin。3.6泥浆配制采用膨润土、火碱以及纤维素混合而制，在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆制备应注意两个方面：一是泥浆的指标问题，其比重一般应控制在1.05-1.2之间，粘度控制在17-20s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优质澎润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配置；二是补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。3.7清孔钻进到设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土发尽量装入斗内，起钻后仍需对孔底虚土进行清理。一般用沉渣处理钻斗（带挡板的钻斗）来排出沉渣，若沉淀时间较长，则应采用水泵进行浊水循环要求沉碴厚度不大于10cm。在灌注水下混凝土前，用高压水吹翻底渣，进一步减少桩底沉碴厚度。3.8孔口标高控制钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以钻具长度确定孔深，孔深偏差不短于设计要深度，超钻深度不大于50cm；孔径用检孔器测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可能进行下道工序。3.9钢筋笼施工制作：钢筋使用前除锈、去油污、去泥土等，然后采用机械或人工调直，调直后不能有弯曲、死弯、小波浪形等。钢筋切断后应根据钢筋号、直径、长度和数量，长短搭配，尽量节约钢村。主筋定位要准确，弯起或绑扎的搭接长度要符合设计及规范要求，钢筋搭接处，应用铁丝在中间和两端扎牢。箍筋制作采用8、10圆盘，重绕方式进行，。钢筋保护层厚度70mm，箍筋接头全部采用搭接。加劲箍采用单面电焊连接10D，加劲箍直径12、14。纵向主筋16、18、22、25，均要求采用焊接，单面焊焊长度不小于10d。大于12m的钢筋笼采用分段制作、主筋接头错开，保证在同一截面内，接头数目不多于主筋总根数的50%。钢筋笼存放场地应平整，钢筋笼应先进行隐蔽工和验收方能下放，下放时应保证钢筋笼顺直，严禁摆动碰撞孔壁，就位后焊制定位钢筋。吊装：利用桩机本身可作为起吊设备，本施工为加快进度，充分发挥旋挖桩机的特点，拟采用20吨吊车。钢筋笼在起吊的部位设置加强措施，防止或尽量减小在起吊和安放的过程中钢筋笼变形。吊放时应对准孔位轻放、慢放，禁止强行下放，防止倾斜、弯折或碰撞孔壁。如果放不下去，要吊起分析原因然后重新下放。钢筋笼就位后，立即将吊筋固定，防止钢筋笼移动。钢筋笼顶面和底面标高误差不大于50mm。钢筋笼下放到设计深度后，立即下放混凝土输送导管，避免导管与钢筋笼碰撞，遇导管下放困难应及时查明原因。3.10灌注导管连接导管采用壁厚=3mm，直径300导管，每节长2-4米，导管第一节底管长度应不小于4m，内壁表面应光滑并有足够的强度和刚度，采用螺栓连接、“O”型密封圈防止漏水漏气。导管在桩孔内位置应保持居中，防止跑管撞坏钢筋笼。导管入孔后准确计算导管总长和导管底部位置，既要便于灌注混凝土，又要使导管距孔底高度刚好能放出隔水塞和混凝土。隔水塞采用砂袋内装同批次混凝土制作而成，大小以不漏气漏水和压出泥浆为宜。隔水塞用铁丝系住，悬挂于导管内水面以上0.2-0.5m。贮料灌注漏斗牢固连接于灌注导管上，防止贮料斗不稳定出现移位或倒塌。贮料斗体积应大于1.5m，确保初灌砼的埋管深度不小于800mm。3.11二次清孔将头部带有1m长管子的气管插入导管内，气管底部与导管底部最小距离2m，压缩空气从气管底部喷出，如能使导管底部在桩孔底部不停的移动，就能全部排出沉渣，对深度不足10m的桩孔，须用空吸泵清渣。灌注混凝土前的孔底沉渣厚度应满足要求。3.12灌注混凝土成桩配制的混凝土强度等级必须满足设计要求，应具备良好的和易性。开始灌注混凝土时，为使隔水栓顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为30-50cm，使导管一次埋入混凝土面下0.8m以上。混凝土必须连续灌注至设计标高，实际灌注桩顶面高度要求高于设计要求0.3m,以确保设计桩顶下桩身混凝土强度。灌注过程中导管埋深宜为2-6m，严禁导管提出混凝土面，应设专人测导管埋深及管内外混凝土液面高差。第四章 质量标准4.1钢筋笼质量检验标准主控项目：1）主筋间距允许偏差10mm检查数量：全部检查 检查方法：用钢尺量2）长度充许偏差100mm 检查数量：全部检查 检查方法：用钢尺量一般项目：1）钢筋材质应满足设计要求 检查数量：根据规定 检查方法：根据规定2）箍筋间距允许偏差20mm 检查数量：根据规定 检查方法：用钢尺量3）直径允许偏差10mm 检查数量：全部检查 检查方法：用钢尺量。2、混凝土灌注桩质量检验标准主控项目1）桩位偏差满足下表规定桩径（D1000），桩位允许偏差（mm）D6，且不大于100桩径（D1000），100+0.01H 150+0.01H检查数量：全部检查 检查方法：基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心。2）孔深允许偏差+300mm 检查数量：全部检查检查方法：只深不浅，用重锤测或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度一般项目：1）垂直度允许偏差1% 检查数量：全部检查检查方法：测套管或钻杆，或用超声波探测。2）桩径允许偏差50mm检查数量：全部检查 检查方法：井径仪或超声波检测。检查数量：全部检查 检查方法：用比重计测，清孔后在距孔底50cm处取样4）液面标高（高于地下水位0.5-1.0m）检查数量：全部检查 检查方法：目测5）沉渣厚度：50mm检查数量：全部检查 检查方法：用沉渣仪或重锤测量6）混凝土塌落度180-220mm 检查数量：全部检查 检查方法：用塌落度仪7）钢筋笼安装深度允许偏差100mm检查数量：全部检查 检查方法：检查每根桩的实际灌注量4.2质量保证措施4.2.1护筒埋设：护筒既保护孔壁，又是钻孔的导向，则护筒的垂直度要保证。为防止跑浆，护筒周围土要夯实，最好粘土封口。在上层土质较差时，将护筒加长至4-6m，提高护壁效果。在松散的杂填土层和流砂层成孔时，加大泥浆比重，增加粘度，以便形成较好的孔壁。4.2.2对稳定液要求：一要控制泥浆的比重在1.05-1.10之间，二要粘度在18s-25s,含砂率小于6%，定期测试稳定液的各项技术指标，出现问题及时解决。4.2.3孔底沉淤控制：旋挖钻斗的切削、捏造上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土，后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏斗，所以要加强稳定液的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前二钻斗的旋挖量。4.2.4复测孔深及稳定液比重：为保证灌注桩质量，浇筑混凝土前，一要检查孔底泥浆的比重是否小于1.15,否则采取换浆处理；二要检查孔的深度，判断有否孔壁坍塌现象，若有用旋钻机清孔，达到设计深度后方可安装导管。4.2.5对导管的要求：导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定，料斗体积应大些为好，确保首批浇筑混凝土的埋管深度。4.2.6浇筑混凝土的要求：混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混全，则实际桩顶标高应比设计标高高0.5m-1.0m，最后机械破桩头处理。4.3其它注意事项1）成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和坍孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进，经采取措施后，方能继续施工。2）钻进硬层，回次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，可换用小直径筒形齿状钻斗,先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进，也可换用短螺旋钻进，然后再下钻斗捞渣，钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定，在砂砾、砂卵、卵石地层中钻进时，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球，下入孔内的钻头，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。3）控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低。4.4异常处理4.4.1坍孔处理钻孔过程中发生坍孔后。根据现场情况在原孔内灌入1：3水泥砂浆，待24小时后重新开钻。同时增大泥浆比重（控制在1.151.4之间），改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.30.5m/s。4.4.2缩孔处理钻孔发生变孔缩孔时，一般可将钻头提高偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。4.4.3埋钻和卡钻处理埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，卵石掉落卡钻等。埋钻或卡钻发生后，在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。4.4.4钢筋笼上浮的处理钢筋笼上浮发生于灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方而混凝土埋管深度已经较大时， 此时钢筋笼靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力及泥浆的浮力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，焊于护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂住钢筋笼， 以保证钢筋笼的垂直度。发现钢筋笼上浮之后，应立即停止灌注混凝土，查明原因及程度。如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底部升至钢筋笼底上方后可恢复灌注；如上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，砼浇过程中漏浆、塌孔另行处理。第五章 安全环保措施51建立健全安全生产保证体系，设立专职安全员，全面落实安全生产制度和规程。52强安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。53施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件以及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。54钻机钻曀时，孔中人员应集中精力，钻具需要立悬或摆放时，必须牢固垫稳，操纵岗位不得离人。55随时检查桩施工附近地面有无开裂现象，防止机架和护筒等发生倾斜和下沉。56在危险施工段安全设备旁设立醒目警示标志，严禁人员靠近跨越。57用电设备应派专人看管，应有良好的接地、接零和漏电保护装置，严禁带电作业。非电工不准随意拆卸或修理电器设备，对过路电缆应深埋或架空。58搬运钻杆或抬导管、钢筋笼应由专人统一指挥。59成孔后的孔口要设盖，成桩后的孔要及时回填，防止人、物掉入孔中。510废弃的稳定液、泥渣等应按环境保护的有关规定处理。